Monitora kleita - pievienojiet sirds signālus IoT: 18 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Monitora kleita ir eksperiments, kurā tiek pētīti dažādi veidi, kā digitalizēt lietotāja sirds darbību, kā arī apstrādāt datus.

Trīs elektrodi kleitas iekšpusē mēra elektriskos signālus, kas iet caur lietotāja ķermeni. Šie analogie impulsi, kas rodas no sirds muskuļu aktivitātes, tiek pārveidoti par ciparu signāliem. Pēc tam mikrokontrolleris iedegas LED loku kleitas priekšpusē, mirgo purpursarkanā krāsā ar katru sirdspukstu. Mikrokontrolleris arī nosūta datus pa bezvadu tīklu citiem mērķiem. Pa bezvadu tīklu nosūtītos datus uztver dators, kurš uzrauga datus, lai tos animētu. Sirds elektriskie signāli tagad ir redzami displejā, kā arī pati kleita.

Monitora kleita rada nevainojamu saskarni starp cilvēka ķermeni, apģērbu un elektroniskajām sastāvdaļām - digitalizējot un ierakstot mūsu pārejošos biosignālus.

1. darbība. Dizaina un shēmas pārskats

Kleitas augšējais gabals ir izgatavots no melniem un caurspīdīgiem akrila gabaliņiem - sagriezts ar lāzera griezēju. Zem caurspīdīgā akrila apļa vidū ir pielīmēts NeoPixel gredzens. Vadi aiz augšējā gabala iet uz auduma sloksni, kas ir piestiprināta pie augšējās daļas kleitas aizmugurē. Auduma sloksne savienojas ar mazo kabatiņu, kurā atrodas mikrokontrolleris, sirdsdarbības mērītājs un akumulators. Kleitas oderē ir iešūti trīs e-tekstila elektrodi. Vadi, kas savieno elektrodus un mikrokontrolleru, iet starp diviem auduma slāņiem.

2. solis: Piegādes:

Materiāli:

• Audums
• Rāvējslēdzējs
• Vadi
• Karstuma saraušanās
• 1/8 "melns akrils
• 1/8 "izkliedēts akrils
• NeoPixel gredzens (24 gaismas diodes) (Adafruit)
• Fotons (daļiņa)
• Sirdsdarbības monitors (Sparkfun)
• Biomedial sensoru spilventiņi (Sparkfun)
• Sensora kabelis (Sparkfun)
• Vadītspējīgs audums (Sparkfun vai Adafruit)
• 5 pogas
• Perma-Proto padome (Adafruit)
• Sieviešu un vīriešu džemperu vadi
• Karstuma saraušanās
• 5 V barošanas banka (Amazon)

Rīki:

• Šķēres
• Adata
• Vītne
• Pincetes
• Lodāmurs
• Lodēt
• Karstā līme
• Siltuma lielgabals
• Šujmašīna
• Lāzera griezējs
• Āmurs
• Papīrs
• Lineāls
• Zīmulis

3. darbība: fotons - Wi -Fi izstrādes komplekts

Photon ir spēcīgs Wi-Fi izstrādes komplekts, kas savieno jūsu projektu ar lietu internetu (IoT). Dēlis ir diezgan mazs, tāpēc tas ir lieliski piemērots IoT valkājamiem projektiem.

Partone, fotonu veidotāja, sagatavoja lielisku fotonu datu lapu, kā arī ļoti detalizētu darba sākšanas rokasgrāmatu ar visu informāciju, kas jums jāzina, lai sāktu darbu.

Vienkārši lejupielādējiet lietotni Particle savā viedtālrunī un izpildiet norādījumus, lai fotonu savienotu ar Wi-Fi tīklu. Varat arī lejupielādēt lietotni Particle Dev savam datoram vai sākt programmēt, izmantojot pārlūkprogrammu. Mēs atgriezīsimies pie fotona 15. solī.

4. solis: sirdsdarbības monitors

Attēlā var redzēt pulsa monitora paneli, kā arī sensora kabeli ar 3 elektrodu spilventiņu savienotājiem un 3 atbilstošiem biomedicīnas sensoru paliktņiem. Tā kā mēs savai kleitai izgatavosim savus vadošos auduma elektrodus, nav nepieciešams izmantot sensoru kabeļus un spilventiņus. Tomēr tie ir lieliski piemēroti prototipēšanai un testēšanai.

Pirms darba uzsākšanas iesaku izlasīt arī Sparkfun sirdsdarbības monitora savienošanas rokasgrāmatu. Tajā ir daudz informācijas par to, kā darbojas sirdsdarbības mērītājs un kā jāsakārto elektrodi.

5. darbība: augšējā gabala griešana ar lāzeru

Vispirms es izstrādāju 2D augšējo gabalu, izmantojot Illustrator, kuru es izgriezu no 1/8 collu melnas akrila loksnes ar lāzera griezēju. Tā kā aplis dizaina vidū iedegsies, es izgriezu atbilstošas ziedlapiņas no 1 /8 izkliedēta akrila loksne. Tāpat es izgriezu trīs dažāda izmēra izkliedētus akrila apļus. Mēs līmēsim tos starp ziedlapiņām un NeoPixel gredzenu, lai iegūtu vairāk izkliedētas gaismas. Pretējā gadījumā jūs redzētu atsevišķas gaismas diodes uz gredzena.

6. darbība: akrila veidošana

Pēc akrila griešanas ir pienācis laiks to veidot un piešķirt tam trīsdimensiju formu. Jūs varat izmantot siltuma pistoli, matu žāvētāju vai visu, kas darbojas ātrāk, piemēram, gāzes plīti. Sildot to, esiet piesardzīgs un vienmēr pieskarieties karstajām daļām ar dvieli. Kad tas sāk kļūt elastīgs, veidojiet to, kā vēlaties, un pagaidiet, līdz tas atdziest un atkal sacietē.

7. solis: caurspīdīgo ziedlapiņu pievienošana

Tagad pielīmēsim caurspīdīgās akrila ziedlapiņas atbilstošo izgriezumu iekšpusē. Ja akrila ziedlapiņām ir dažas apdeguma pēdas malās, varat tās noslīpēt ar smilšpapīru. Sajauciet kopā divu daļu epoksīdu un uzmanīgi uzklājiet līmi ap ziedlapu malām. Tas palīdz noturēt gabalus ar kādu līmlenti, vienlaikus novietojot tos augšējā gabala iekšpusē.

8. solis: noformējiet savu kleitu

Nākamajos soļos mēs izstrādāsim un šūsim melno ādas kleitu.

Strādājot pie Illustrator faila, man jau bija aptuvena ideja par dizainu. Pēc kāda auduma un augšējā gabala ap manekenu uzvilkšanas es sapratu pareizo modeli: kleita ar kakla turētāju ar divām šautriņām priekšpusē un aizmugurē, kā arī dalāma jostasvieta, akumulatora kabata aizmugurē un neredzams rāvējslēdzējs kreisās puses šuves iekšpusē. Pirms sagriežat savu jauko audumu, vienmēr ir vērts vispirms uzšūt kleitu ar lētāku audumu (sauktu arī par muslīnu). Tas dod jums iespēju pielāgot modeli un veikt nelielas izmaiņas.

9. solis: šujiet kleitu

Tagad izsekojiet modeļiem un šujiet faktisko kleitu. Vispirms šujiet šautriņas kleitas priekšpusē un aizmugurē. Pēc tam šujiet abus priekšējos un divus aizmugurējos gabalus, kā arī oderi, kakla turētāju un neredzamo rāvējslēdzēju. Beigās mēs piestiprināsim akumulatora kabatu un siksnas (10. un 11. darbība). Vēlreiz es izmantoju lāzera griezēju, lai sagrieztu sešas auduma siksnas. Tas nav nepieciešams, bet tas dod jums patiešām tīras malas, kuras ir vieglāk uzšūt un kuras ir daudz ātrāk sagriežamas!

10. solis: pievienojiet aizmugurējo kabatu

Izgrieziet kvadrātu no augšējā auduma un šujiet mazas Velcro sloksnes kreisās un labās malas augšpusē. Salieciet Velcro malas un šujiet tās kabatas kvadrāta iekšpusē. Atrodiet labu pozīciju akumulatora kabatai (vēlams vidukļa šuves augšpusē) un piespraudiet to pie kleitas. Šujiet kabatas apakšdaļu uz kleitas, kā arī atbilstošo Velcro sloksni kreisajā un labajā pusē.

11. darbība: sagatavojiet auduma sloksnes

Auduma sloksnes aizmugurē tiek izmantotas, lai savienotu augšējo daļu ar kleitu un slēptu visus vadus, kas iet no akumulatora kabatas līdz gaismas diodēm priekšpusē. Pirms garo malu sašūšanas vienā no sloksnēm ievietojiet cilpiņu. Tas kleitai piešķirs tīrāku izskatu, stumjot vadus cauri sloksnei un no tās. Pēc tam šujiet auduma tuneļus un pagrieziet sloksnes uz āru. Tas ir vieglāk, izmantojot pinceti.

Nākamajā solī caur cilpu sloksni izvadiet trīs garus vadus (pietiekami garus, lai tie darbotos no akumulatora kabatas līdz gaismas diodēm priekšpusē), vadot vadus caur cilpu no tuneļa. Atzīmējiet katru vadu abos galos ar lenti, lai jūs zināt, kurš no tiem ir. Pēc tam šujiet sloksnes uz augšējā gabala, kā parādīts attēlos.

12. solis: pabeidziet augšējo gabalu

Tagad pielodējiet vienu no trim vadiem pie GND tapas (zemējuma), vienu pie datu ievades tapas un pēdējo vadu pie +5 V tapas (jauda). Pārliecinieties, ka zināt, kurš vads ir pielodēts pie kādas tapas, jo nevarat to izsekot caur cauruli. Lodējiet sieviešu kontaktdakšu katram no trim vadiem. Neaizmirstiet izmantot termisko saraušanos, lai nodrošinātu viegli salaužamus lodēšanas savienojumus. Ar karstuma pistoli vai epoksīda līmi trīs piena akrila apļus uzlieciet viens virs otra un pagaidiet, līdz tie izžūst. Pēc tam centrējiet apļus akrila ziedlapiņu iekšpusē un pielīmējiet tos kopā. Pēc tam, kad līme ir sausa, centrējiet virspusē esošo NeoPixel gredzenu un ap to uzlieciet līmi. Neaizmirstiet nostiprināt vadus, kas iet ap gredzenu, gabala aizmugurē.

13. solis: šujiet auduma sloksnes kleitā

Tagad ielieciet kleitu un augšējo gabalu uz manekena un izdomājiet, kur vēlaties novietot sloksnes. Uzmanīgi atveriet šuves marķētajā vietā, kā arī vidukļa šuves aiz akumulatora maisa (odere un augšējais slānis). Tagad barojiet auduma sloksnes caur oderi un augšējo slāni, lai sloksnes iznāktu caur vidukļa šuvi. Piestipriniet sloksnes ar vēlamo garumu pareizajā stāvoklī un pagaidām aizveriet tikai augšējo šuvi.

14. solis: integrējiet elektrodus

Izgrieziet trīs kvadrātus no vadoša auduma. Pirmais attēls parāda, kur jums jāievieto elektrodi kleitas iekšpusē. Es izmantoju zigzaga dūrienu, šujot kvadrātus uz oderes. Lai uzņemtu sirdsdarbību, elektrodi ir cieši jāpiespiež uz kailās ādas. Pretējā gadījumā vadošais audums nevar uztvert elektriskos signālus, kas iet caur ķermeni. Tagad lodējiet vadu (es iesaku elastīgu silīcija stiepli) uz pogas piespraudes. Kopumā sagatavojiet trīs vadus, vienu katram elektrodam. Šujiet šīs pogas knaibles aiz oderes ar vadošu auduma plāksteri - starp oderi un augšējo slāni. Ir svarīgi izmantot vadošu vītni, lai savienotu elektrodus ar vadu un vēlāk ar mikrokontrolleru. Tad izvelciet visus trīs vadus caur kleitu, līdz iznākt no atklātās vietas jostasvietas šuvē aiz akumulatora maisiņa. Lai nedaudz vairāk aizsargātu vadus, es tos ievietoju nelielā auduma caurules atlikušajā daļā, kur es šuvu, lai aizvērtu atvērto jostasvietu. Izgrieziet trīs vadus vēlamajā garumā un pie katra gala pielodējiet džemperi. Tas ir nepieciešams, lai elektrodus savienotu ar Hart Rate Monitor Board. Atcerieties, ka ir svarīgi zināt, kāds vads ir savienots ar kādu elektrodu.

Tik tālu, labi. Kleita ir gandrīz gatava.

15. darbība: mainiet un augšupielādējiet kodu

Tagad atgriezīsimies pie programmatūras un aparatūras:

Pēc fotona iestatīšanas un Particle Dev instalēšanas (3. darbība) lejupielādējiet sirdsdarbības monitora kodu. Atverot failu, redzēsit divas mapes, vienu sauc par fotonu un otru - apstrādi.

Dodieties uz priekšu un atveriet Particle Dev un nolaižamajā izvēlnē izvēlieties File> Open…. Dodieties uz savu fotonu mapi un noklikšķiniet uz Atvērt. Kreisajā pusē noklikšķiniet uz WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino, lai atvērtu kodu. Tagad mainiet kodā noteikto gaismas diožu skaitu uz projektā izmantoto gaismas diožu skaitu.

#define NUM_LEDS 24

Kleitai es izmantoju 24 gaismas diodes. Ja izmantojat dažādas tapas, varat mainīt arī citu tapu numuru. Mazā diagramma sniedz pārskatu. Ja vēlaties mainīt režīma pogas tapu, noklikšķiniet uz faila button.h un nomainiet skaitli 6 uz tapu, kuru izmantojat.

#define MODEBUTTON 6

Ja vēlaties, šai tapai varat pievienot nelielu spiedpogu, lai pārslēgtos starp tiešo režīmu un dažiem ierakstītajiem sirdsdarbības datiem. Tā ir jauka iezīme, ja kleita ir uz manekena. Pēc elektrodu pievienošanas ķermenim (nākamajā solī) varat vienkārši atvērt seriālo monitoru, ierakstīt savus datus un aizstāt skaitļus ar sirdspukstiem ierakstītajā Data.h failā.

16. solis: salieciet aparatūru

Pirms visu elektronisko komponentu lodēšanas uz “Perma-Proto pusizmēra maizes dēļa” vispirms izmantojiet parasto maizes dēli, lai pārbaudītu elektroniku. Pievienojiet sirdsdarbības monitoru, pogu un gaismas diodes kodā noteiktajām fotonu tapām. Piestipriniet elektrodus pie ķermeņa, kā parādīts attēlā, pārliecinoties, ka elektrodi atbilst pareizajām tapām. Tagad jūs varat atvērt fotonu sērijas monitoru un iegūt sirdsdarbības datus, izmantojot vietējo WiFi.

Ja vēlaties monitorā redzēt EKG diagrammu, jums ir jālejupielādē apstrāde. Apstrādes laikā atveriet skici apstrādes mapē un palaidiet skici, noklikšķinot uz bultiņas kreisajā stūrī. Ja viss ir pareizi iestatīts, tiks atvērts logs, un jūs varēsit redzēt savas sirds darbību. Tas palīdz pārvietoties pēc iespējas mazāk, un paiet zināms laiks, līdz biosignāls ir pietiekami stabils, lai iegūtu tīru vizualizāciju. Plašāku informāciju un/vai problēmu novēršanu skatiet Sparkfun sirdsdarbības monitora rokasgrāmatā. Jums, iespējams, nāksies mainīt skices rindu, kurā ir Serial.list () [3], un mainīt numuru uz jebkuru portu, kurā ir ieslēgts seriālais monitors. Ja neesat pārliecināts par skaitli, izmēģiniet no 0 līdz 6.

17. solis: lodēt uz Perma-Proto

Lai savienotu mūsu pielāgotos integrētos e-tekstila elektrodus ar tāfeli, nevis lielgabarīta lipīgos elektrodus, pielodējiet galviņu uz katras tāfeles RA (labā roka), LA (kreisā roka) un RL (labā kāja) tapām.

Ja viss darbojas, jūs varat lodēt komponentus uz perma-proto plates. Es sāku ar fotonu, pēc tam vadiem, kam sekoja sirdsdarbības mērītājs. Tā vietā, lai trīs LED vadus pastāvīgi pielodētu pie tāfeles, es izmantoju trīs (Data, VCC un GND) vīriešu džemperu vadus, lai savienotu tos ar LED vadiem.

5 V barošanas bloks kā barošanas avots lieliski darbojas fotonam, jo tas ir uzlādējams. Varat to izmantot arī citu elektronisko ierīču, piemēram, viedtālruņa, uzlādēšanai.

18. darbība. Pievienojiet sirds signālus IoT

Tagad esat gatavs un varat savienot savu sirdsdarbību ar lietisko internetu.

Ņemiet vērā, ka fotonam vienmēr jābūt savienotam ar bezvadu tīklu, pretējā gadījumā tas nepārtrauks meklēšanu un jūsu kods nedarbosies. Turpmākajā atjauninājumā es to varu uzlabot, lai interneta pieslēgums nebūtu obligāts.

Ja jums ir kādi jautājumi, nevilcinieties jautāt. Laimīgu veidošanu.

Otrā balva DIY kleitu konkursā